Když uvažujeme o koupi větrného generátoru, měli bychom se zaměřit na určité parametry, které by měl generátor splňovat.

Následující článek porovnává 10 větrných generátorů v cenovém rozpětí od £ 345 do £ 1 400, které výrobci nebo prodejci nabízejí na Anglickém trhu. V článku je doplněn tabulkový přehled recenzovaných generátorů s jejich parametry a cenou.

Foto: http://www.solarbag-shop.de, SuperWind SW350

Základní rozdělení

 Větrné generátory spadají do dvou základních kategorií:

a) generátory, které jsou primárně určený pro udržovací nabíjení baterií, když je loď u břehu;

b) generátory, které jsou určeny pro výrobu elektřiny na lodi na její cestě. Kromě toho, že dodávají elektřinu pro navigační přístroje jako je hloubkoměr, plotter a další, tak pro přístroje na výrobu pitné vody, bilge pumpy, interiérové a poziční osvětlení. Dále tyto generátory mohou sloužit pro napájení třeba chladniček.

Za špatného počasí většina lodí tráví čas zastrčené na nějakém chráněném kotvišti, na bójce a nebo na pilotech. Na těchto kotvištích nejsou větrné generátory vystaveny silnému větru a v podstatě jsou opakem toho, čemu bývají vystaveny větrné generátory umístěné na pevnině.

Některé z prověřovaných větrných generátorů bez problémů vydrží špatné počasí s větrem, který v nárazech může dosahovat až 60 uzlů. Většinou jsou to typy „all-weather". Tento typ generátoru bývá dobrou volbou pro plachetnice plující přes moře či oceán. Ve chvíli kdy posádka očekává příchod bouře, tak má většinou starosti s jinou prací, než se starat o větrný generátor a to zvláště ve chvíli, kdy je generátor umístěný na zadním stěžni.

Dostupné typy

Za dobu svého vývoje se větrné turbíny vyvinuly ve spolehlivé a tiché stroje. V tomto článku se autoři zaměřili na produkty od sedmi výrobců, které nestojí více než 1 400 £. Všechny recenzované generátory mají alternátory a výstupný střídavý proud je usměrňován.

Pro ty, kteří uvažují, že chtějí víc, než jen udržovat baterie v nabitém stavu, měli by volit mezi generátory střední a velké výkonnosti (moderate or large output).
 

Větrné generátory střední výkonnosti mají regulátor, který generátor vypne ve chvíli, kdy jsou baterie nabité. Přebytečná energie se „spálí" prostřednictvím přidaného spotřebiče (třeba při ohřevu vody v bojleru, případně používají se výkonné odpory Dump load). Většina výrobců dodává upevňovací systém jako samostatný doplněk. Někteří nabízejí sestavu pro uchycení větrného generátoru na zadní stěžeň nebo na sloupek.

Větrné generátory mohou být s horizontální nebo vertikální turbínou. Většina generátorů má turbínu v horizontální poloze s lopatkami, které se otáčí jako u klasického větrného mlýnu. Generátoru pak musí mít prostor pro „směrovku", která udržuje generátor proti větru.

Větrné generátory s vertikální turbínou jsou na lodích méně časté, mají slabší výkon a proto se používají jen k udržování akumulátorů v nabitém stavu. Výhodou je, že nevyžadují takový prostor k instalaci a fungují při větru z jakékoli strany (nenatáčí se).

Faktor větru

Velkou výhodou větrných generátorů je skutečnost, že máte přístup k levné a k životnímu prostředí šetrné elektrické energii.

Jachtaři znají hodně o dostupnosti a využitelnosti větru a buďme upřímní, v Anglii nebývá mnoho bezvětrných dní. Záznamy z meteorologické služby ukazují, že v letech 2001 – 2010 byla průměrná rychlost větru 9,1 uzel.

Větrná turbína spoutává kinetickou energii větru a výkon generátoru je závislý na druhé mocnině průměru rotoru (plocha působení rotoru) a třetí mocnině rychlosti větru. To znamená, že když dojde ke zvýšení rychlosti větru z 10 uzlů na 20 uzlů, dostupný výkon se zvýší osmkrát. Má to ale své nevýhody. Funguje to i obráceně a při velmi vysokém větru generátor nezvládne energii využít a při nízké rychlosti je jí zase málo. Maximální dosažitelná účinnost větrného stroje je 59 %, ale ve skutečnosti je nižší, protože dochází k dalším ztrátám energie na rotoru (viz. Betzovo pravidlo).

Další informace k větrným elektrárnám v češtině.

Větrné generátory začínají vyrábět elektřinu při rychlosti větru kolem 5 uzlů a při této rychlosti dosahují výstupní proudy hodnot mezi 0,1 – 2 ampéry v závislosti na velikosti stroje. Ale až při rychlosti nad 10 uzlů začínají generátory vyrábět využitelnou energii. Kdykoli je to možné, větrný generátor by měl být vypnut a zajištěn při trvalé rychlosti větru nad 50 uzlů a při bouřích.

Ochrana baterií a generátoru

Také regulátory jsou nabízeny v široké škále a dokážou regulovat různé sestavy a případně také výstup z fotovoltaických panelů. Autoři provedli srovnání výkonů jednotlivých sestav ve watech (výsledek napětí a proudu) proti síle větru uvedené v uzlech. Na rozdíl od uváděných informací v m/s. (Pro konverzi byl pužit vzorec 1 uzel = 0,515 m/s, ačkoli pro většinu účelů je dostačující vynásobit hodnotu v m/s dvěma)

Pokud hledáte generátor zejména na cesty po větru (downwind passage), tak řešením může být volba generátoru, který je poháněn vodou. Firma Amper nabízí hybridní model Aquair 100, který může být tažen za lodí a poháněn vodou a nebo nainstalován v lanoví a použit jako klasický větrný generátor.

Electic Energy prodává DuoGen-3, který je nainstalován na zádi lodě. V jeho vertikální pozici může být použit jako větrný generátor, ale zavěšení na zádi umožňuje generátoru být vlečen vodou a funguje jako vodní generátor. Alternátor je umístěn v základně a mimo vodu.

Oba systémy vyžadují výměnu vrtule v závislosti na způsobu pohonu.

Co bychom měli očekávat od regulátoru?

Regulátor by měl:

- nabízet dostatečnou ochranu baterií před přebitím;

- disponovat spínačem pro zapnutí/vypnutí rotoru při silném větru;

- nabízet měření proudu/napětí k zjištění dodávaného výkonu;

- obsahovat pojistky chránící kabely;

- mít průměry konektorů dostatečně dimenzované, aby se připojené kabely při přenosu výkonu nezahřívaly;

- být umístěn v blízkosti baterií a mohl monitorovat jejich aktuální hodnoty.

>> Přehled recenzovaných produktů. <<

Tab. 1, 2, 3  - Stáhnout tabulky v pdf

Bezpečnost

Existují tři hlavní bezpečností faktory spojené s větrnými generátory

1. První a nejdůležitější faktor je volba umístnění větrného generátoru tak, aby nikoho nezranili rotující lopatky. Lopatky mají aerodynamický tvar a jejich okraje jsou velice ostré. Z tohoto důvodu by horizontální větrné generátory měly být umístěny dostatečně vysoko, mimo dosah hlav nebo rukou posádky. Vertikální větrné generátory nepředstavují takové riziko a bývají považovány za bezpečnější.

2. Druhý faktor je ochrana baterií před přebitím. Pokud není nabíjení z generátoru regulované, bude docházet k přebíjení baterií, zahřívání elektrolitu a úniku plynů.

3. Třetí faktor je ochrana generátoru před přehřátím způsobeným silným větrem. To může mít za následek poškození (roztavení) izolace vinutí.

Volně přeloženo z PBO 1/2013, 12.2.2013

Mirek Markant